Berger Automatisieren mit SIMATIC S7-300 im TIA Portal
Automatisieren mit SIMATIC S7-300 im TIA Portal Projektieren, Programmieren und Testen mit STEP 7 Professional von Hans Berger 2., überarbeitete und erweiterte Auflage, 2014 (korrigierter Nachdruck) Publicis Publishing
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Autor und Verlag haben alle Texte und Abbildungen in diesem Buch mit großer Sorgfalt erarbeitet. Dennoch können Fehler nicht ausgeschlossen werden. Eine Haftung des Verlags oder des Autors, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwendung der Programmierbeispiele verursachte Schäden ist ausgeschlossen. www.publicis-books.de Print ISBN 978-3-89578-432-3 epdf ISBN 978-3-89578-902-1 2. Auflage, 2014 Herausgeber Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München Verlag: Publicis Publishing, Erlangen 2014 by Publicis Erlangen, Zweigniederlassung der PWW GmbH Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwendung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen, Bearbeitungen sonstiger Art sowie für die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Dies gilt auch für die Entnahme von einzelnen Abbildungen und bei auszugsweiser Verwertung von Texten. Printed in Germany
Vorwort Vorwort Das Automatisierungssystem SIMATIC vereinigt alle Teilsysteme einer Automatisierungslösung unter einer einheitlichen Systemarchitektur zu einem homogenen Gesamtsystem von der Feldebene bis zur Leittechnik. Das Konzept Totally Integrated Automation (TIA) bedeutet, mit einer einzigen Systembasis und Werkzeugen mit einheitlichen Bedienoberflächen alle Automatisierungskomponenten einheitlich zu behandeln. Diesen Anforderungen wird das Automatisierungssystem SIMATIC gerecht mit Durchgängigkeit bei Projektierung, Programmierung, Datenhaltung und Kommunikation. Das vorliegende Buch beschreibt die Hardware-Komponenten des Automatisierungssystems SIMATIC S7-300 mit Standard-Controllern und die Möglichkeiten zum Aufbau eines dezentralen Steuerungskonzepts mit PROFIBUS und PROFINET. Für die Kommunikation mit anderen Automatisierungssystemen bieten die Controller integrierte Busschnittstellen für Multipoint Interface (MPI), PROFIBUS und Industrial Ethernet. Die Engineeringsoftware STEP 7 Professional im TIA Portal erschließt die gesamte Funktionalität der S7-300-Controller. STEP 7 Professional ist das gemeinsame Werkzeug für die Konfiguration des Hardware-Aufbaus und die Programmierung des Anwenderprogramms genauso wie für den Programmtest und die Diagnose. Für die Gestaltung des Anwenderprogramms stellt STEP 7 Professional fünf Programmiersprachen zur Verfügung: Kontaktplan (KOP) mit einer Stromlaufplanähnlichen grafischen Darstellung, Funktionsplan (FUP) mit einer an elektronische Schaltkreissysteme angelehnten grafischen Darstellung, Anweisungsliste (AWL) mit der Formulierung der Steuerungsaufgabe als Auflistung von maschinennahen Befehlen, Structured Control Language (SCL) mit einer Pascal-ähnlichen Hochsprache und schließlich mit GRAPH eine Ablaufsteuerung mit sequenzieller Bearbeitung des Anwenderprogramms. Das Testen des Anwenderprogramms erleichtert STEP 7 Professional mit Beobachtungstabellen für das Beobachten, Steuern und Forcen von Variablenwerten, mit der Darstellung des Programms mit den aktuellen Variablenwerten im laufenden Betrieb und mit einer Offline-Simulation des Automatisierungsgeräts. Das vorliegende Buch beschreibt das Projektieren, Programmieren und Testen des Automatisierungssystems S7-300 mit der Engineeringsoftware STEP 7 Professional in der Version 12 mit Service Pack 1 Update 2. Erlangen, im Dezember 2013 Hans Berger 5
Der Inhalt des Buchs auf einen Blick Der Inhalt des Buchs auf einen Blick Start Das Automatisierungssystem SIMATIC S7-300 in der Übersicht. Eine Einführung in die Engineeringsoftware SIMATIC STEP 7 Professional V12. Die Grundlage der Automatisierungslösung: Ein Projekt erstellen und bearbeiten. Automatisierungssystem SIMATIC S7-300 Die Baugruppen von SIMATIC S7-300 in der Übersicht: Aufbau eines Automatisierungssystems, CPU-Baugruppen, Signal-, Funktions- und Kommunikationsbaugruppen. Gerätekonfiguration Eine Station konfigurieren, Baugruppen parametrieren und Stationen vernetzen. Variablen, Adressierung und Datentypen Die Eigenschaften der Operandenbereiche Eingänge, Ausgänge, Peripherie, Merker, Daten und temporäre Lokaldaten und wie sie adressiert werden: absolut, symbolisch und indirekt. Die Beschreibung der elementaren und zusammengesetzten Datentypen, Datentypen für Bausteinparameter, Zeiger und Anwenderdatentypen. Programmbearbeitung Wie sich die CPU-Baugruppe in den Betriebszuständen ANLAUF, RUN und STOP verhält. Wie das Anwenderprogramm durch Bausteine strukturiert wird, welche Eigenschaften die Bausteine haben und wie sie aufgerufen werden. Wie das Anwenderprogramm bearbeitet wird: Anlaufverhalten, Hauptprogramm, Alarmbearbeitung, Fehlerbehandlung und Diagnose. Der Programmeditor Arbeiten mit der PLC-Variablentabelle, Codebausteine und Datenbausteine erstellen und bearbeiten, Bausteine übersetzen und Programminformationen auswerten. Die Programmiersprache Kontaktplan KOP Das Charakteristische der KOP-Programmierung; Reihen- und Parallelschaltung von Kontakten; der Einsatz von Spulen, Standard-Boxen, Q-Boxen und EN/ENO-Boxen. Die Programmiersprache Funktionsplan FUP Das Charakteristische der FUP-Programmierung; Boxen für binäre Verknüpfungen; der Einsatz von Standard-Boxen, Q-Boxen und EN/ENO-Boxen. Die Programmiersprache Anweisungsliste AWL Das Charakteristische der AWL-Programmierung; Programmierung von binären Verknüpfungen, Anwendung von Digitalfunktionen und Steuern der Programmbearbeitung. 6
Der Inhalt des Buchs auf einen Blick Die Programmiersprache Structured Control Language SCL Das Charakteristische der SCL-Programmierung; Operatoren und Ausdrücke, Arbeiten mit Binär- und Digitalfunktionen, Programmbearbeitung steuern mit Kontrollanweisungen. Die Ablaufsteuerung S7-GRAPH Was eine Ablaufsteuerung ist und was ihre Elemente sind: Ablaufketten, Schritte, Transitionen und Verzweigungen. Wie eine Ablaufsteuerung mit S7-GRAPH projektiert wird. Die Beschreibung der Steuerungsfunktionen Basisfunktionen: Funktionen für Binärsignale: binäre Verknüpfungen, Speicherfunktionen, Flankenauswertungen, SIMATIC- und IEC-Zeit- und Zählfunktionen. Digitalfunktionen: Funktionen für Digitalvariablen: Übertragungs-, Vergleichs-, Arithmetik-, Mathematik-, Konvertierungs-, Schiebe- und Logikfunktionen. Programmfluss-Steuerung: Mit Statusbits arbeiten, Sprungfunktionen programmieren, Bausteine aufrufen und beenden, das Master Control Relay verwenden. Online-Betrieb und Programmtest Ein Programmiergerät an die PLC-Station anschließen, den Online-Betrieb einschalten, die Projektdaten übertragen und das Anwenderprogramm schützen. Die Anwenderbausteine laden, ändern, löschen und vergleichen. Mit der Hardware-Diagnose arbeiten und das Anwenderprogramm testen. Dezentrale Peripherie In der Übersicht: das dezentrale Peripheriesystem ET 200. Wie ein PROFINET IO System projektiert wird und welche Eigenschaften es hat. Wie ein PROFIBUS DP Mastersystem projektiert wird und welche Eigenschaften es hat. Wie ein Aktor/Sensor-Interface System projektiert wird und welche Eigenschaften es hat. Kommunikation Welche Eigenschaften die S7-Basis-Kommunikation und die S7-Kommunikation haben und mit welchen Kommunikationsfunktionen sie programmiert werden. Mit welchen Kommunikationsfunktionen die Open User Communication realisiert wird. Anhang Wie externe Quelldateien für AWL- und SCL-Bausteine erstellt und importiert werden. Wie ein mit STEP 7 V5.x erstelltes Projekt in das TIA Portal migriert wird. Wie mit der Simulationssoftware S7-PLCSIM ein Anwenderprogramm offline getestet wird. Wie der Webserver in der CPU projektiert wird und welche Möglichkeiten er bietet. Wie Bausteinparameter und Lokalvariablen im Speicher abgelegt werden. 7
Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1Einführung....................................................... 22 1.1 Übersicht Automatisierungssystem S7-300........................... 22 1.1.1 Automatisierungsgerät SIMATIC S7-300........................... 23 1.1.2 Übersicht STEP 7 Professional V12............................... 24 1.1.3 Fünf Programmiersprachen..................................... 26 1.1.4 Bearbeitung des Anwenderprogramms........................... 27 1.1.5 Datenhaltung im SIMATIC-Automatisierungssystem................ 30 1.2 Einführung in STEP 7 Professional V12.............................. 31 1.2.1 STEP 7 installieren............................................. 31 1.2.2 Automation License Manager.................................... 32 1.2.3 STEP 7 Professional starten..................................... 32 1.2.4 Portalansicht.................................................. 32 1.2.5 Die Fenster der Projektansicht................................... 33 1.2.6 Hilfe-Informationssystem....................................... 36 1.2.7 Bedienoberfläche anpassen..................................... 37 1.3 Ein SIMATIC-Projekt bearbeiten..................................... 37 1.3.1 Strukturierte Darstellung der Projektdaten........................ 38 1.3.2 Projektdaten und Editoren für eine PLC-Station.................... 38 1.3.3 Ein Projekt erstellen und bearbeiten.............................. 42 1.3.4 Mit Referenzprojekten arbeiten.................................. 45 1.3.5 Bibliotheken anlegen und bearbeiten............................. 46 2 Automatisierungssystem SIMATIC S7-300........................... 47 2.1 Komponenten einer S7-300-Station................................. 47 2.2 CPU-Baugruppen S7-300.......................................... 49 2.2.1 CPU-Varianten................................................ 49 2.2.2 Bedien- und Anzeigeelemente................................... 51 2.2.3 SIMATIC Micro Memory Card.................................... 52 2.2.4 Speicherbereiche in einer S7-300-Station.......................... 52 2.2.5 Busschnittstellen.............................................. 54 2.3 Signalbaugruppen................................................ 56 2.3.1 Digitaleingabebaugruppen...................................... 56 2.3.2 Digitalausgabebaugruppen..................................... 57 2.3.3 Digitalein-/ausgabebaugruppen.................................. 57 2.3.4 Analogeingabebaugruppen..................................... 58 2.3.5 Analogausgabebaugruppen..................................... 58 2.3.6 Analogein-/ausgabebaugruppen................................. 59 2.4 Funktionsbaugruppen............................................ 60 2.5 Kommunikationsbaugruppen...................................... 61 8
Inhaltsverzeichnis 2.6 Sonstige Baugruppen............................................. 63 2.6.1 Anschaltungsbaugruppen (IM).................................. 63 2.6.2 Stromversorgungsbaugruppen (PS).............................. 63 2.6.3 Simulatorbaugruppe........................................... 64 2.6.4 Platzhalterbaugruppe.......................................... 64 2.7 SIPLUS S7-300................................................... 65 3 Gerätekonfiguration.............................................. 66 3.1 Einführung...................................................... 66 3.2 Eine Station konfigurieren......................................... 69 3.2.1 Eine PLC-Station hinzufügen.................................... 69 3.2.2 Eine Baugruppe hinzufügen..................................... 69 3.2.3 Einen Erweiterungsbaugruppenträger hinzufügen................. 70 3.3 Baugruppen parametrieren........................................ 71 3.3.1 Die CPU-Eigenschaften parametrieren............................ 71 3.3.2 Baugruppen adressieren........................................ 74 3.3.3 Signalbaugruppen parametrieren................................ 77 3.4 Netz projektieren................................................. 78 3.4.1 Einführung, Übersicht......................................... 78 3.4.2 Stationen vernetzen........................................... 79 3.4.3 Teilnehmeradressen in einem Subnetz............................ 80 3.4.4 Verbindungen................................................. 81 3.4.5 Ein MPI-Subnetz projektieren................................... 84 3.4.6 Ein PROFIBUS-Subnetz projektieren.............................. 85 3.4.7 Ein PROFINET-Subnetz projektieren.............................. 87 3.4.8 Ein AS-i-Subnetz projektieren................................... 90 4 Variablen, Adressierung und Datentypen........................... 92 4.1 Operanden und Variablen......................................... 92 4.1.1 Einführung, Übersicht......................................... 92 4.1.2 Operandenbereiche Eingänge und Ausgänge...................... 93 4.1.3 Operandenbereich Merker...................................... 96 4.1.4 Operandenbereich Daten....................................... 97 4.1.5 Operandenbereich temporäre Lokaldaten......................... 97 4.2 Adressierung von Operanden und Variablen......................... 98 4.2.1 Signalweg.................................................... 98 4.2.2 Absolute Adressierung von Variablen............................. 99 4.2.3 Symbolische Adressierung von Variablen........................ 104 4.2.4 Adressierung von Konstanten.................................. 105 4.3 Indirekte Adressierung........................................... 106 4.3.1 Speicherindirekte Adressierung mit AWL......................... 107 4.3.2 Registerindirekte Adressierung mit AWL......................... 110 4.3.3 Arbeiten mit den Adressregistern bei AWL........................ 111 4.3.4 Direkter Zugriff auf komplexe Lokalvariablen mit AWL............. 119 4.3.5 Indirekte Adressierung bei SCL................................. 121 9
Inhaltsverzeichnis 4.4 Elementare Datentypen.......................................... 123 4.4.1 Einführung.................................................. 123 4.4.2 Bitfolge-Datentypen BOOL, BYTE, WORD und DWORD.............. 126 4.4.3 BCD-Zahlen BCD16 und BCD32................................. 126 4.4.4 Festpunkt-Datentypen mit Vorzeichen INT und DINT............... 128 4.4.5 Gleitpunkt-Datentyp REAL..................................... 128 4.4.6 Datentyp CHAR............................................... 129 4.4.7 Datentypen für Zeitdauern und Zeitpunkte....................... 130 4.5 Zusammengesetzte Datentypen................................... 132 4.5.1 Zeichenkette STRING.......................................... 132 4.5.2 Datentyp ARRAY.............................................. 134 4.5.3 Datentyp STRUCT............................................. 136 4.6 Parametertypen und Zeiger....................................... 138 4.6.1 Parametertypen.............................................. 138 4.6.2 Zeiger....................................................... 139 4.6.3 Variabler ANY-Zeiger bei AWL................................. 143 4.6.4 Variabler ANY-Zeiger bei SCL................................. 143 4.7 PLC-Datentypen................................................. 146 4.8 Startinformation................................................ 147 5 Programmbearbeitung........................................... 148 5.1 Betriebszustände der CPU-Baugruppe.............................. 148 5.1.1 Betriebszustand STOP......................................... 149 5.1.2 Betriebszustand ANLAUF...................................... 150 5.1.3 Betriebszustand RUN.......................................... 152 5.1.4 Betriebszustand HALT......................................... 152 5.1.5 CPU urlöschen............................................... 153 5.1.6 Auslieferungszustand wiederherstellen.......................... 153 5.1.7 Remanenzverhalten von Operanden............................. 154 5.2 Anwenderprogramm erstellen..................................... 154 5.2.1 Programmentwurf............................................ 154 5.2.2 Programmbearbeitung........................................ 158 5.2.3 Bausteinarten................................................ 160 5.2.4 Bausteineigenschaften bearbeiten.............................. 161 5.2.5 Bausteinschnittstelle.......................................... 165 5.2.6 Beispiel zur Verwendung von Bausteinparametern................ 167 5.3 Bausteine aufrufen.............................................. 169 5.3.1 Allgemeines zu Aufrufen von Codebausteinen.................... 169 5.3.2 Aufruf von Funktionen (FC).................................... 169 5.3.3 Aufruf von Funktionsbausteinen (FB)............................ 171 5.3.4 Weiterreichen von Bausteinparametern........................ 174 5.4 Anlaufprogramm................................................ 175 5.4.1 Organisationsbaustein OB 100................................. 175 5.4.2 Baugruppenadresse ermitteln.................................. 176 5.4.3 Baugruppen parametrieren.................................... 178 10
Inhaltsverzeichnis 5.5 Hauptprogramm................................................ 181 5.5.1 Organisationsbaustein OB 1................................... 181 5.5.2 Prozessabbild-Aktualisierung.................................. 182 5.5.3 Zykluszeit und Reaktionszeit................................... 183 5.5.4 Programm anhalten, stoppen und schützen...................... 185 5.5.5 Uhrzeit...................................................... 187 5.5.6 Systemzeit lesen.............................................. 189 5.5.7 Betriebsstundenzähler........................................ 190 5.6 Alarmbearbeitung............................................... 191 5.6.1 Einführung zur Alarmbearbeitung.............................. 191 5.6.2 Prioritätsklassen............................................. 192 5.6.3 Uhrzeitalarm, Organisationsbaustein OB 10..................... 192 5.6.4 Verzögerungsalarme, Organisationsbausteine OB 20 und OB 21..... 196 5.6.5 Weckalarme, Organisationsbausteine OB 32 bis OB 35............. 198 5.6.6 Prozessalarm, Organisationsbaustein OB 40...................... 200 5.6.7 DPV1-Alarme, Organisationsbausteine OB 55 bis OB 57............ 202 5.6.8 Taktsynchronalarm, Organisationsbaustein OB 61................. 202 5.6.9 Alarmzusatzinformation lesen................................. 205 5.7 Fehlerbehandlung............................................... 206 5.7.1 Fehlerursachen und Fehlerreaktion............................. 206 5.7.2 Synchronfehler.............................................. 206 5.7.3 Synchronfehlerbearbeitung sperren und freigeben................ 208 5.7.4 Ersatzwert eintragen.......................................... 211 5.7.5 Asynchronfehler............................................. 212 5.7.6 Alarme und Asynchronfehler sperren, verzögern und freigeben..... 215 5.8 Diagnose....................................................... 217 5.8.1 Diagnosealarm, Organisationsbaustein OB 82.................... 217 5.8.2 Systemzustandsliste lesen..................................... 219 5.8.3 Startinformation lesen........................................ 220 5.8.4 Anwender-Diagnoseereignis in den Diagnosepuffer schreiben...... 221 5.8.5 Systemdiagnose mit Report System Errors....................... 222 6 Programmeditor................................................. 225 6.1 Einführung..................................................... 225 6.2 PLC-Variablentabelle............................................. 226 6.2.1 Mit PLC-Variablentabellen arbeiten.............................. 226 6.2.2 PLC-Variablen definieren und bearbeiten........................ 226 6.2.3 PLC-Variablen vergleichen..................................... 228 6.2.4 PLC-Variablentabelle exportieren und importieren................ 229 6.2.5 Konstantentabellen........................................... 230 6.3 Einen Codebaustein programmieren............................... 230 6.3.1 Einen neuen Codebaustein anlegen............................. 230 6.3.2 Arbeitsbereich des Programmeditors für Codebausteine............ 232 6.3.3 Bausteineigenschaften für Codebausteine festlegen................ 233 6.3.4 Bausteinschnittstelle programmieren........................... 234 6.3.5 Steuerungsfunktion programmieren............................ 236 11
Inhaltsverzeichnis 6.3.6 Variablen editieren........................................... 240 6.3.7 Mit Programmkommentaren arbeiten........................... 242 6.4 Einen Datenbaustein programmieren.............................. 244 6.4.1 Einen neuen Datenbaustein anlegen............................. 244 6.4.2 Arbeitsbereich des Programmeditors für Datenbausteine........... 244 6.4.3 Bausteineigenschaften für Datenbausteine festlegen............... 246 6.4.4 Datenvariablen deklarieren.................................... 246 6.4.5 Datenvariablen in Globaldatenbausteinen eingeben............... 247 6.5 Bausteine übersetzen............................................ 248 6.5.1 Übersetzung starten.......................................... 248 6.5.2 SCL-Bausteine übersetzen..................................... 249 6.5.3 Fehler nach der Übersetzung beheben........................... 249 6.6 Programminformationen......................................... 250 6.6.1 Querverweisliste............................................. 251 6.6.2 Belegungsplan............................................... 253 6.6.3 Aufrufstruktur............................................... 254 6.6.4 Abhängigkeitsstruktur........................................ 255 6.6.5 Konsistenzprüfung........................................... 255 6.6.6 Speicherauslastung der CPU................................... 256 7 Kontaktplan KOP................................................ 258 7.1 Einführung..................................................... 258 7.1.1 Programmieren mit KOP allgemein.............................. 258 7.1.2 Programmelemente des Kontaktplans........................... 260 7.2 Binäre Verknüpfungen mit KOP programmieren..................... 260 7.2.1 Schließerkontakt und Öffnerkontakt............................ 260 7.2.2 Reihen- und Parallelschaltung von Kontakten..................... 262 7.2.3 T-Abzweig, offener Parallelzweig................................ 263 7.2.4 Verknüpfungsergebnis negieren................................ 264 7.2.5 Flankenauswertung einer Binärvariablen........................ 265 7.2.6 Vergleich-Kontakte............................................ 265 7.3 Speicherfunktionen mit KOP programmieren........................ 266 7.3.1 Einfache Spule, Zuweisung..................................... 266 7.3.2 Setzen- und Rücksetzen-Spule.................................. 268 7.3.3 Speicherndes Verhalten durch Selbsthaltung..................... 268 7.3.4 Spulen mit Zeitverhalten...................................... 269 7.3.5 Spulen mit Zählerverhalten.................................... 270 7.4 Q-Boxen mit KOP programmieren.................................. 271 7.4.1 Speicher-Boxen............................................... 272 7.4.2 Flankenauswertung des Stromflusses............................ 272 7.4.3 SIMATIC-Zeitfunktionen....................................... 273 7.4.4 SIMATIC-Zählfunktionen....................................... 274 7.4.5 IEC-Zeitfunktionen........................................... 274 7.4.6 IEC-Zählfunktionen........................................... 276 7.5 EN/ENO-Boxen mit KOP programmieren............................ 277 7.5.1 Übertragungsfunktion, MOVE.................................. 277 12
Inhaltsverzeichnis 7.5.2 Arithmetische Funktionen..................................... 278 7.5.3 Mathematische Funktionen.................................... 279 7.5.4 Konvertierungsfunktionen..................................... 280 7.5.5 Schiebefunktionen............................................ 281 7.5.6 Wortverknüpfungen.......................................... 282 7.6 Programmfluss bei KOP steuern................................... 284 7.6.1 Mit Statusbits im Kontaktplan arbeiten.......................... 284 7.6.2 EN/ENO-Mechanismus bei KOP.................................. 286 7.6.3 Sprungfunktionen............................................ 287 7.6.4 Bausteinfunktionen........................................... 288 7.6.5 Master Control Relay (MCR).................................... 290 8 Funktionsplan FUP............................................... 292 8.1 Einführung..................................................... 292 8.1.1 Programmieren mit FUP allgemein.............................. 292 8.1.2 Programmelemente des Funktionsplans......................... 294 8.2 Binäre Verknüpfungen mit FUP programmieren..................... 295 8.2.1 Abfrage auf Signalzustand 1 und auf Signalzustand 0........... 295 8.2.2 Eine binäre Verknüpfung im Funktionsplan programmieren........ 296 8.2.3 UND-Funktion............................................... 297 8.2.4 ODER-Funktion............................................... 297 8.2.5 Exklusiv-ODER-Funktion....................................... 297 8.2.6 Kombinierte binäre Verknüpfungen, Verknüpfungsergebnis negieren 298 8.2.7 T-Abzweig................................................... 299 8.2.8 Flankenauswertung von Binärvariablen.......................... 299 8.2.9 Vergleichsfunktionen......................................... 300 8.3 Standard-Boxen mit FUP programmieren........................... 301 8.3.1 Zuweisung-Box............................................... 302 8.3.2 Setzen- und Rücksetzen-Box................................... 302 8.3.3 Standard-Boxen mit Zeitverhalten............................... 303 8.3.4 Standard-Boxen mit Zählerverhalten............................ 304 8.4 Q-Boxen mit FUP programmieren.................................. 305 8.4.1 Speicher-Boxen............................................... 305 8.4.2 Flankenauswertung des Verknüpfungsergebnisses................ 307 8.4.3 SIMATIC-Zeitfunktionen....................................... 308 8.4.4 SIMATIC-Zählfunktionen...................................... 308 8.4.5 IEC-Zeitfunktionen........................................... 309 8.4.6 IEC-Zählfunktionen........................................... 309 8.5 EN/ENO-Boxen mit FUP programmieren............................. 310 8.5.1 Übertragungsfunktion MOVE................................... 312 8.5.2 Arithmetische Funktionen..................................... 312 8.5.3 Mathematische Funktionen.................................... 313 8.5.4 Konvertierungsfunktionen..................................... 313 8.5.5 Schiebefunktionen............................................ 315 8.5.6 Wortverknüpfungen.......................................... 316 13
Inhaltsverzeichnis 8.6 Programmfluss bei FUP steuern................................... 318 8.6.1 Mit Statusbits im Funktionsplan arbeiten........................ 318 8.6.2 EN/ENO-Mechanismus bei FUP.................................. 320 8.6.3 Sprungfunktionen............................................ 321 8.6.4 Bausteinfunktionen........................................... 322 8.6.5 Master Control Relay (MCR).................................... 324 9Anweisungsliste AWL............................................. 326 9.1 Einführung..................................................... 326 9.1.1 Programmieren mit AWL allgemein............................. 326 9.1.2 Aufbau einer AWL-Anweisung.................................. 327 9.2 Binäre Verknüpfungen mit AWL programmieren..................... 328 9.2.1 Bearbeitung einer binären Verknüpfung, Verknüpfungsschritt...... 328 9.2.2 Abfrage auf Signalzustand 1 und auf Signalzustand 0........... 330 9.2.3 Eine binäre Verknüpfung in Anweisungsliste programmieren....... 331 9.2.4 UND-Funktion................................................ 332 9.2.5 ODER-Funktion............................................... 332 9.2.6 Exklusiv-ODER-Funktion....................................... 333 9.2.7 Kombinierte binäre Verknüpfungen............................. 333 9.2.8 Verknüpfungsergebnis steuern................................. 336 9.3 Speicherfunktionen mit AWL programmieren....................... 337 9.3.1 Zuweisung.................................................. 337 9.3.2 Setzen und Rücksetzen........................................ 338 9.3.3 Flankenauswertung........................................... 338 9.4 Zeit- und Zählfunktionen mit AWL programmieren................... 339 9.4.1 SIMATIC-Zeitfunktionen....................................... 339 9.4.2 SIMATIC-Zählfunktionen...................................... 341 9.4.3 IEC-Zeitfunktionen........................................... 342 9.4.4 IEC-Zählfunktionen.......................................... 343 9.5 Digitalfunktionen mit AWL programmieren......................... 344 9.5.1 Übertragungsfunktionen...................................... 344 9.5.2 Vergleichsfunktionen......................................... 346 9.5.3 Arithmetische Funktionen..................................... 349 9.5.4 Mathematische Funktionen.................................... 352 9.5.5 Konvertierungsfunktionen..................................... 353 9.5.6 Schiebefunktionen............................................ 354 9.5.7 Wortverknüpfungen.......................................... 356 9.6 Programmfluss bei AWL steuern................................... 358 9.6.1 Mit Statusbits in der Anweisungsliste arbeiten.................... 359 9.6.2 EN/ENO-Mechanismus bei AWL................................. 361 9.6.3 Sprungfunktionen............................................ 363 9.6.4 Sprungverteiler.............................................. 364 9.6.5 Schleifensprung.............................................. 364 9.6.6 Bausteinfunktionen........................................... 365 9.6.7 Master Control Relay (MCR).................................... 368 9.7 Weitere AWL-Funktionen......................................... 369 14
Inhaltsverzeichnis 9.7.1 Akkumulatorfunktionen....................................... 369 9.7.2 Addieren von Konstanten zum Akkumulator 1.................... 371 9.7.3 Dekrementieren, Inkrementieren............................... 372 9.7.4 Nullanweisungen............................................. 373 10 Structured Control Language SCL................................ 374 10.1 Einführung in die Programmierung mit SCL....................... 374 10.1.1 Programmieren mit SCL allgemein............................. 374 10.1.2 SCL-Anweisungen und Operatoren............................. 376 10.2 Binäre Verknüpfungen mit SCL programmieren.................... 378 10.2.1 Abfrage auf Signalzustand 1 und auf Signalzustand 0.......... 378 10.2.2 UND-Funktion.............................................. 379 10.2.3 ODER-Funktion.............................................. 379 10.2.4 Exklusiv-ODER-Funktion...................................... 380 10.2.5 Kombinierte binäre Verknüpfungen............................ 380 10.2.6 Verknüpfungsergebnis negieren............................... 381 10.3 Speicherfunktionen mit SCL programmieren...................... 382 10.3.1 Wertzuweisung einer Binärvariablen........................... 382 10.3.2 Setzen und Rücksetzen....................................... 382 10.3.3 Flankenauswertung.......................................... 382 10.4 Zeit- und Zählfunktionen mit SCL programmieren.................. 383 10.4.1 SIMATIC-Zeitfunktionen...................................... 383 10.4.2 SIMATIC-Zählfunktionen..................................... 384 10.4.3 IEC-Zeitfunktionen.......................................... 385 10.4.4 IEC-Zählfunktionen......................................... 386 10.5 Digitalfunktionen mit SCL programmieren........................ 387 10.5.1 Übertragungsfunktion, Wertzuweisung einer Digitalvariablen..... 387 10.5.2 Vergleichsfunktionen........................................ 387 10.5.3 Arithmetische Funktionen.................................... 388 10.5.4 Mathematische Funktionen................................... 389 10.5.5 Konvertierungsfunktionen.................................... 390 10.5.6 Schiebefunktionen........................................... 391 10.5.7 Wortverknüpfungen, logischer Ausdruck....................... 392 10.6 Programmfluss mit SCL steuern................................. 393 10.6.1 Mit der Variablen ENO arbeiten................................ 393 10.6.2 EN/ENO-Mechanismus bei SCL................................ 395 10.6.3 Kontrollanweisungen........................................ 396 10.6.4 Bausteinfunktionen.......................................... 404 11 Ablaufsteuerung S7-GRAPH...................................... 408 11.1 Einführung.................................................... 408 11.1.1 Was ist eine Ablaufsteuerung?................................. 408 11.1.2 Eigenschaften einer Ablaufsteuerung........................... 409 11.1.3 Programm für eine Ablaufsteuerung, Mengengerüst.............. 410 11.1.4 Betriebsarten............................................... 410 11.1.5 Vorgehen bei der Projektierung................................ 411 15
Inhaltsverzeichnis 11.2 Elemente einer Ablaufsteuerung.................................. 412 11.2.1 Schritte und Transitionen..................................... 412 11.2.2 Sprünge in einer Ablaufsteuerung............................. 413 11.2.3 Verzweigungen einer Ablaufkette.............................. 413 11.2.4 GRAPH-spezifische Variablen.................................. 415 11.2.5 Permanente Anweisungen.................................... 416 11.2.6 Schritt- und Transitionsfunktionen............................. 416 11.2.7 Bearbeitung von Aktionen.................................... 420 11.3 Eine Ablaufsteuerung projektieren................................ 426 11.3.1 Den GRAPH-Funktionsbaustein programmieren.................. 427 11.3.2 Projektieren der Kettenstruktur............................... 428 11.3.3 Schritte und Transitionen programmieren...................... 429 11.3.4 Permanente Anweisungen programmieren...................... 431 11.3.5 Bausteinübergreifende Meldungen projektieren................. 431 11.3.6 Attribute des GRAPH-Funktionsbausteins....................... 432 11.3.7 GRAPH-Funktionsbaustein anwenden.......................... 433 11.4 Ablaufsteuerung testen......................................... 434 11.4.1 GRAPH-Funktionsbaustein laden............................... 435 11.4.2 Einstellungen zum Programmtest.............................. 435 11.4.3 Betriebsarten verwenden..................................... 436 11.4.4 Ablaufkette synchronisieren.................................. 437 11.4.5 Mit Programmstatus testen................................... 438 12 Basisfunktionen................................................ 440 12.1 Binäre Verknüpfungen.......................................... 440 12.1.1 Einführung................................................. 440 12.1.2 Arbeiten mit Binärsignalen................................... 441 12.1.3 UND-Funktion, Reihenschaltung............................... 444 12.1.4 ODER-Funktion, Parallelschaltung............................. 445 12.1.5 Exklusiv-ODER-Funktion, Antivalenzfunktion.................... 445 12.1.6 Verknüpfungsergebnis negieren, NOT-Kontakt................... 446 12.2 Speicherfunktionen............................................ 448 12.2.1 Einführung................................................. 448 12.2.2 Standardspule, Zuweisung.................................... 448 12.2.3 Einzelnes Setzen und Rücksetzen.............................. 448 12.2.4 Vorrangiges Setzen und Rücksetzen, Speicherfunktion............ 450 12.2.5 Flankenauswertung.......................................... 452 12.3 SIMATIC-Zeitfunktionen......................................... 457 12.3.1 Übersicht................................................... 457 12.3.2 Programmieren einer Zeitfunktion............................. 460 12.3.3 Zeitverhalten als Impuls...................................... 462 12.3.4 Zeitverhalten als verlängerter Impuls........................... 464 12.3.5 Zeitverhalten als Einschaltverzögerung......................... 466 12.3.6 Zeitverhalten als speichernde Einschaltverzögerung.............. 468 12.3.7 Zeitverhalten als Ausschaltverzögerung........................ 470 12.4 IEC-Zeitfunktionen............................................. 472 16
Inhaltsverzeichnis 12.4.1 Einführung................................................. 472 12.4.2 Impulsbildung TP........................................... 473 12.4.3 Einschaltverzögerung TON.................................... 474 12.4.4 Ausschaltverzögerung TOF................................... 475 12.5 SIMATIC-Zählfunktionen........................................ 476 12.5.1 Übersicht................................................... 476 12.5.2 Programmieren einer Zählfunktion............................ 478 12.5.3 Funktionsweise einer Zählfunktion............................ 480 12.5.4 Freigeben einer Zählfunktion bei AWL.......................... 482 12.6 IEC-Zählfunktionen............................................. 483 12.6.1 Einführung................................................. 483 12.6.2 Vorwärtszähler CTU.......................................... 484 12.6.3 Rückwärtszähler CTD........................................ 485 12.6.4 Vorwärts/Rückwärtszähler CTUD............................... 487 13 Digitalfunktionen.............................................. 488 13.1 Allgemeines................................................... 488 13.2 Übertragungsfunktionen........................................ 489 13.2.1 Allgemeines zur einfachen Übertragungsfunktion.............. 489 13.2.2 MOVE-Box bei KOP und FUP................................... 489 13.2.3 Laden und Transferieren bei AWL.............................. 491 13.2.4 Wertzuweisungen bei SCL.................................... 492 13.2.5 Datenbereich im Arbeitsspeicher kopieren und füllen............. 494 13.2.6 Datenbereich vom und zum Ladespeicher übertragen............. 497 13.2.7 Speicherbereich steuern bei MCR-Abhängigkeit.................. 498 13.3 Vergleichsfunktionen........................................... 501 13.3.1 Ausführung der einfachen Vergleichsfunktion................. 501 13.3.2 Vergleichsfunktion T_COMP................................... 503 13.3.3 Vergleichsfunktion S_COMP................................... 503 13.4 Arithmetische Funktionen....................................... 504 13.4.1 Allgemeine Funktionsbeschreibung............................ 504 13.4.2 Datentypen und Statusbits bei einer arithmetischen Funktion..... 505 13.4.3 Ausführung der arithmetischen Funktion....................... 507 13.4.4 Arithmetische Funktionen für Datum und Uhrzeit................ 508 13.5 Mathematische Funktionen...................................... 510 13.5.1 Allgemeine Funktionsbeschreibung............................ 510 13.5.2 Allgemeine Ausführung einer mathematischen Funktion.......... 511 13.5.3 Winkelfunktionen SIN, COS, TAN............................... 511 13.5.4 Arcusfunktionen ASIN, ACOS, ATAN............................ 512 13.5.5 Sonstige mathematische Funktionen........................... 512 13.6 Konvertierungsfunktionen...................................... 514 13.6.1 Implizite Datentypwandlung.................................. 514 13.6.2 Datentypwandlung von Festpunktzahlen........................ 515 13.6.3 Datentypwandlung von Gleitpunktzahlen....................... 518 13.6.4 Datentypwandlung für Datum/Uhrzeit mit T_CONV............... 521 13.6.5 Datentypwandlung für Datentyp STRING mit S_CONV............. 522 17
Inhaltsverzeichnis 13.6.6 Datentypwandlung von Hexadezimalzahlen..................... 524 13.6.7 Skalieren und Deskalieren.................................... 525 13.6.8 Sonstige Konvertierungsfunktionen............................ 526 13.7 Schiebefunktionen............................................. 527 13.7.1 Allgemeine Funktionsbeschreibung............................ 527 13.7.2 Allgemeine Ausführung einer Schiebefunktion.................. 529 13.7.3 Rechts schieben............................................. 530 13.7.4 Links schieben.............................................. 530 13.7.5 Rechts rotieren.............................................. 531 13.7.6 Links rotieren............................................... 532 13.7.7 Rotieren durch das Anzeigenbit A1 (AWL)....................... 532 13.8 Logikfunktionen............................................... 532 13.8.1 Wortverknüpfungen......................................... 533 13.8.2 Invertieren................................................. 535 13.8.3 Bit codieren und Bitnummer setzen............................ 536 13.8.4 Auswahl- und Begrenzerfunktionen............................ 537 13.9 Funktionen für Zeichenketten.................................... 540 14 Programmfluss-Steuerung...................................... 544 14.1 Statusbits..................................................... 545 14.1.1 Beschreibung der Statusbits................................... 545 14.1.2 Steuern der Statusbits........................................ 547 14.1.3 Verknüpfungsergebnis setzen und rücksetzen................... 548 14.1.4 Binärergebnis steuern........................................ 549 14.1.5 Auswertung der Statusbits.................................... 552 14.2 Sprungfunktionen.............................................. 553 14.2.1 Einführung................................................. 553 14.2.2 Absoluter Sprung............................................ 553 14.2.3 Bedingte Sprungfunktionen................................... 555 14.2.4 Von den Statusbits abhängige Sprungfunktionen................ 556 14.3 Bausteinende-Funktionen....................................... 559 14.3.1 Bausteinende-Funktion RET (KOP und FUP)...................... 560 14.3.2 Bausteinende-Funktionen BEB, BEA und BE (AWL)................ 560 14.3.3 RETURN-Anweisung (SCL).................................... 561 14.4 Aufruf von Codebausteinen...................................... 561 14.4.1 Allgemeines zu Bausteinaufrufen.............................. 561 14.4.2 Aufruf einer Funktion (FC).................................... 562 14.4.3 Aufruf eines Funktionsbausteins (FB)........................... 564 14.4.4 Wechsel zu einem Baustein ohne Bausteinparameter............. 566 14.5 Datenbausteinfunktionen....................................... 568 14.5.1 Datenbaustein aufschlagen................................... 569 14.5.2 Zusätzliche Datenbausteinfunktionen bei AWL................... 570 14.5.3 Datenbaustein erzeugen, löschen und testen.................... 571 14.6 Master Control Relay............................................ 574 14.6.1 Einführung................................................. 574 14.6.2 MCR-Abhängigkeit........................................... 575 18
Inhaltsverzeichnis 14.6.3 MCR-Bereich und MCR-Zone.................................. 575 14.6.4 MCR-Bereich und MCR-Zone bei einem Bausteinwechsel........... 578 14.6.5 Anweisungen für das Master Control Relay...................... 578 15 Online-Betrieb und Programmtest............................... 580 15.1 Programmiergerät an die PLC-Station anschließen.................. 581 15.1.1 Einstellungen am Programmiergerät........................... 581 15.1.2 Das Programmiergerät mit der PLC-Station verbinden............ 582 15.1.3 Den Online-Betrieb einschalten................................ 583 15.2 Projektdaten übertragen........................................ 584 15.2.1 Die Projektdaten erstmalig laden.............................. 584 15.2.2 Die Projektdaten nachladen................................... 587 15.2.3 Schutz des Anwenderprogramms.............................. 588 15.2.4 Online-Projekt ohne Offline-Projekt bearbeiten.................. 589 15.2.5 Mit der Micro Memory Card arbeiten........................... 590 15.3 Mit Bausteinen im Online-Betrieb arbeiten......................... 590 15.3.1 Einführung................................................. 590 15.3.2 Die Online-Version eines Bausteins bearbeiten................... 591 15.3.3 Einen Baustein in die CPU-Baugruppe laden..................... 592 15.3.4 Den Arbeitsspeicher komprimieren............................ 594 15.3.5 Bausteine aus der CPU zurückladen............................ 594 15.3.6 Mit Einstellwerten arbeiten................................... 596 15.3.7 Bausteine vergleichen........................................ 598 15.4 Hardware-Diagnose............................................. 601 15.4.1 Status-Anzeigen an den Baugruppen........................... 601 15.4.2 Diagnose-Informationen..................................... 602 15.4.3 Diagnosepuffer.............................................. 602 15.4.4 Diagnose-Funktionen........................................ 604 15.4.5 Online-Tools................................................ 604 15.4.6 Weitere Diagnose-Informationen über das Programmiergerät...... 605 15.5 Anwenderprogramm testen...................................... 606 15.5.1 Aufrufumgebung definieren.................................. 606 15.5.2 Testen mit Programmstatus................................... 607 15.5.3 Testen im Einzelschrittmodus................................. 611 15.5.4 PLC-Variablen beobachten.................................... 614 15.5.5 Datenvariablen beobachten................................... 614 15.5.6 Testen mit Beobachtungstabellen.............................. 615 15.5.7 Beobachten und Steuern im Betriebszustand STOP............... 620 15.5.8 Testen mit der Force-Tabelle................................... 622 16 Dezentrale Peripherie........................................... 626 16.1 Einführung, Übersicht.......................................... 626 16.2 Dezentrales Peripheriesystem ET 200............................. 627 16.2.1 ET 200M.................................................... 627 16.2.2 ET 200MP.................................................. 628 16.2.3 ET 200S.................................................... 628 19